[发明专利]一种不对称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法

说明书

本发明公开了一种不对称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，用于提高直驱风电并网系统在电网不对称短路故障期间的动态稳定性；本方法考虑电网不对称故障下直驱风电并网系统网侧变流器正负序电流环与电网阻抗的相互作用，通过高通滤波器和虚拟电阻引入有源阻尼抑制电网正负序谐波电流，提高系统动态稳定性。本发明在不改变内部控制器参数和结构的基础上，仅基于增加高通滤波器引入虚拟阻抗，就能够显著提高直驱风电并网系统在电网不对称故障下的动态稳定性。

技术领域

本发明涉及一种改进的直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，适用对象为交流电网不对称故障下直驱风电并网系统网侧变流器，该方法可显著提高交流电网不对称故障下直驱风电并网系统的动态稳定性。

背景技术

随着新能源发电在电力系统渗透率的逐步增加，电网呈现低惯量，弱同步等特性。此外，大型风力发电场通常经过较长的传输线和高阻抗连接到电网，在电网发生短路故障时，直驱风电并网系统输出电流与线路阻抗交互作用加剧，会恶化低电压穿越期间系统的动态稳定性，甚至引发系统大干扰失稳，无法成功实现低电压穿越。考虑到不对称故障在电网故障中最为常见，直驱风电并网系统在电网不对称故障条件下的动态稳定问题更为严峻。因此，提高直驱风电并网系统在不对称短路故障下的动态稳定性可以有效提高电网安全稳定运行的能力。目前国内外学者已展开了相关研究，如已公开的下列文献：

[1]Yipeng Song,Xiongfei Wang,Frede Blaabjerg.High Frequency ResonanceDamping of DFIG based Wind Power System under Weak Network[J].IEEETrans.Power Electron.2017,32(3):1927–1940.

[2]Jintao Guo,Tao Jin,Mengqi Wang.A coordinated controlling strategyin current and power quality for grid-connected inverter under unbalancedgrid voltage[C].2019IEEE Sustainable Power and Energy Conference(iSPEC).IEEE,2019:1183-1188.

文献[1]提出了一种基于虚拟正电容或虚拟负电感的阻尼控制，通过将其增加到电流控制环以抑制谐波电流从而提高新能源并网逆变器的动态稳定性，但是该有源阻尼控制方法依赖于精确的共振频率检测，且未考虑不对称故障场景下负序电流控制环的控制策略，无法应用在不对称故障场景下。文献[2]提出了一种灵活的控制策略来抑制不对称电网故障下并网逆变器的功率振荡和电流谐波，但该文献忽略了PLL动态对电网不对称故障条件下系统稳定性的影响，实际上，随着电网阻抗的增加，PLL与电流控制环的相互作用增加，进一步恶化电网故障下并网逆变器的小信号稳定性。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提出一种不对称短路故障下的直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，本方法能够显著提高直驱风电并网系统在电网不对称故障下的动态稳定性。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种不对称故障下直驱风电并网系统有源阻尼控制方法，用于提高直驱风电并网系统在电网不对称短路故障期间的动态稳定性；本方法考虑电网不对称故障下直驱风电并网系统网侧变流器正负序电流环与电网阻抗的相互作用，通过高通滤波器和虚拟电阻引入有源阻尼抑制电网正负序谐波电流，提高系统动态稳定性。

具体步骤如下；

A1)电网不对称故障期间直驱风电并网系统网侧变流器采用正、负序电流控制环，按照下式计算正、负序控制电压V_dq+和V_dq-：